Contribution à l'étude des propriétés structurales électroniques et thermodynamique de l’alliage CdS1-xSex par la méthode du potentiel total-linéaire des orbitales muffin-tin (FP-LMTO).

Abstract

Abstract: The structural, electronic and thermodynamic properties of binary II-VI semiconductors CdS, CdSe and their alloy CdS1-xSex in B3 (zinc blend) phase are investigated to elaborate the effect of substitution of Se in CdS in the range 0≤ x ≤ 1. For this purpose, first principal density functional calculations are used via the full-potential linear muffin-tin orbital (FP-LMTO). The exchange and correlation energy is described in the generalized gradient approximation (GGA) and local density approximation (LDA). The effect of composition on lattice constant, bulk modulus and band gap is investigated. The equilibrium structural parameters for CdS1-xSex are obtained from the total energy minimization calculations. The electronic structures of CdS1-xSex are calculated and analyzed in terms of the contribution of S s and p, Se s and Cd s and p states. Using the approach of Zunger and co-workers, the microscopy origin of band gap bowing has been explained. The electron (hole) and valence effective masses are also calculated. Moreover, we have performed the thermodynamics properties for CdS 1-xSex (0,0 ⩽ x ⩽ 1.0) using the quasi-harmonic Debye model. The temperature variation of the heat capacity (CV), the Debye temperature (ƟD), the entropy (S), the internal energy (U) and the Gibbs free energy (G) using the LDA and GGA.Accordance is found from the comparison of our results with other experimental and theoretical calculations. Keywords: Structural properties, Electronic and thermodynamic, effective masses, FP-LMTO, Ternary alloy. ------------------------------------------Résumé : Les propriétés structurales, électroniques et thermodynamiques de binaire semi-conducteurs II-VI CdS, CdSe et leur alliage ternaire CdS1-xSex (0,0 ⩽ x ⩽ 1.0) ont été étudiées dans la phase zinc blend. A cet effet, Les calculs ont été effectués par la méthode de calcul du potentiel total-linéaire des orbitales muffin-tin (FP-LMTO) qui se base sur la théorie de la fonctionnelle de la densité (DFT). Nous avons utilisé l'approximation de la densité locale (LDA) et l'approximation du gradient généralisé (GGA) pour le terme du potentiel d'échange et de corrélation (XC) pour calculer les propriétés structurales. Nous avons étudié L'effet de la composition sur les propriétés structurales tells que le paramètre d’équilibre, le module de compressibilité, l’énergie du gap, et la masse effective. En utilisant l'approche de Zunger et ces collègues, les origines microscopiques de bande interdite ont été détaillées et expliqué. Les électrons et les trous de valence sont également calculés. En outre, nous avons effectué les propriétés thermodynamiques pour les composés binaires CdS CdSe et l’alliage ternaire Cd1-x Sex (0,0 ⩽ x ⩽ 1.0) en utilisant le modèle de Debye quasi-harmonique. La variation de température de la capacité calorifique (CV), la température de Debye (ƟD), l'entropie (S), l'énergie interne (U) et de l'énergie libre de Gibbs (G) par l'approximation LDA et GGA à la pression 0 GPa et températures (de 0 à 900 K) .un accord raisonnable est trouvé de la comparaison de nos résultats avec d’autres calculs théoriques et expérimentaux. Mots Clés : Propriétés structurales électroniques et thermodynamiques, Masses effective, FP-LMTO, Alliage ternaire. --------------------------------------------ملخص : يتم دراسة الخصائص البنيوية و الالكترونية للمركب الثلاثيCdS1-xSex باستعمال طريقة) (FP-LMTOو التي ترتكز على نظرية كثافة الدالية(DFT). في هذه النظرية قمنا باستعمال تقريب كثافة الموضع (LDA)و تقريب التدرج المعمم(GGA) لأجل حد كمون التبادل و الترابط(XC).لقد قمنا بدراسة تأثير معامل التركيز على ثابت الشبكة،ثابت ألصلابة فاصل الطاقة و الكتلة الفعالة.تحولات ثابت الشبكة من قانونVegard و ثابت الصلابة الذي يتغير خطيا مع معامل التركيز قد تمت ملاحظتها للمركب الثلاثي .باستخدام الطريقة التقريبيةZunger و زملاء العمل تم تقدير عامل الانحناء و تفسيره . وبالإضافة إلى ذلك أجرينا الخصائص الحرارية لمركبات الثنائية ,CdS, CdSeالمركب الثلاثيCdS1-xSex (0.0 ⩽ x ⩽ 1.0) باستخدام نموذج ديباي شبه التوافقي. تباين درجة الحرارة في السعة الحرارية (VC)، ودرجة حرارة ديباي (ƟD)، (S) الكون الطاقة الداخلية (U) والطاقة جبس مجانية (G) من خلال تقريب LDA , GGA. علاوة على ذلك ،هناك تطابق مرضي بين نتائج المحصل عليها و بين المعطيات التجريبية و النظرية المتوفرة الكلمات المفتاحية:الخصائص البنيوية الالكترونية و الحرارية،الكتلة الفعالة ،مركب ثلاثي.